Utilização de pinos de aço para transmissão de carga paralela à face de elementos de concreto: estudo de caso

São Paulo, 14 de junho de 2013

Eng. Pedro Wellington Gonçalves do Nascimento Teixeira Prof. Dr. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica

Apresentadores: Edgar Pontim Júnior

Roger Komesu Alunos de Engenharia Civil

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

•Situação prática em obra enterrada de grande porte •Transferência de força cortante elevada •Solução muito usada em elementos pré-moldados •Reflexão sobre o trabalho predominante do elemento de ligação: Força normal x Força cortante

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

•Laje alveolar com grande sobrecarga •Obra já executada •Limitações de gabarito

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

•Furos φ75mm •Barras Dywidag φ32mm •Protensão 15tf/barra •Preenchimento com graute

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Coeficiente de atrito = 0,4 (metal-concreto)

CS = 5

Leonhardt (1977)

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Questionamento : Perda de protensão

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Não é usual a segurança depender de cisalhamento

Se necessário CS alto

Cisalhamento puro

Procura-se sempre dar preferência ao trabalho à força normal, porém, em algumas situações o trabalho à força cortante ou é indispensável ou, ainda, está implicitamente presente na estrutura

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

•O que muda com pino passante? •O que muda com grande φ e elevado “fyk”? •O que muda com grupo de pinos?

•Modelo 3D com MEF (em regime elástico linear) •Ensaio Físico •Estimativa de comportamento de grupo com Eligenhausen (2006)

PROBLEMA – Verificação analítica da segurança

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

“Ligação chapa concreto transmite apenas compressão”

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Valida a hipótese de Elasticidade

Resistencia do concreto confinado evitando fendilhamento (FIB43, 2008)

Deslocamentos menores com pino passante

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Verificar questão do grauteamento

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

•Primeira fissura = 300kN •Fissura causada por fendilhamento

•Falta de confinamento •Ensaio piloto, requer melhorias

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Rasmussen (1963)

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Garante falha do aço

Eligehausen et. Al. (2006)

•Conjuntos de 4 pinos com embutimento de 9φ •Aço de alta resistência

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Complexidade do problema:

Análise tridimensional Flexão composta da barra – usualmente barras de aço em concreto trabalham somente a normal Vários estados limites: tensões na barra, esmagamento ou fendilhamento do concreto Modelagem numérica apresenta dificuldade de simulação Gradiente de tensões elevadas no bordo do concreto Aderência aço-concreto deve influenciar: O que se altera com a conformação superficial (nervura) da barra?

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

Abordagem clássica Rasmussen (1963):

Recomenda coeficiente de segurança elevado em função das características do problema Mecanismos envolvidos: rótula plástica e esmagamento do concreto Aços mais resistentes e barras de grande diâmetro, podem apresentar coeficientes de segurança maior em caso de comprimento de ancoragem maiores que utilizado nos ensaios originais (como verificado no estudo de caso)

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Introdução Situação Trabalhos Conclusão

ABNT_NBR 6118 (2004). Projeto de estruturas de concreto. ABNT, Rio de Janeiro. EL DEBS, M.K. (2000). Concreto pré-moldado: fundamentos e aplicações. EESC. Universidade de São Paulo. São Carlos. ELIGEHAUSEN, R.; MALLÉE, R.; SILVA, J. F. (2006). Anchorage in concrete construction. Berlim, Ernst & Sohn. ENGSTRÖM, B. (1992). Combined effects of dowel action and friction in bolted connections. COST C1 Strasbourg Workshop 28-30 October 1992 – p. 77-98. Sweden. FÉDÉRATION INTERTIONALE DU BÉTON – FIB (2008) BULLETIN 43: Structural connections for precast concrete buildings –: guide to good practice prepared by task group 6.2. Lausanne, fib. LEONHARDT, F. & MÖNNIG, E. (1978). Construções de concreto, volume 2: casos especiais de dimensionamento de estruturas de concreto armado. Rio de Janeiro, Interciência. MAFFEI, C. E. M. (2010). Parecer – verificação dos pinos constituídos por barras de aço tipo Dywidag DW32 para apoio das lajes do atenuador de ruídos sem consideração da protensão. Sâo Paulo, CMSP. VON HALÁSZ, R. (1966). Industrialisierung der Bautechnik – p. 216-218. Werner-Verlag, Dusseldorf.